论文总字数：119961字

摘 要

本课题设计名称为“N21常州市广电局办公楼BIM建模和结构设计”，设计由两部分组成。建筑上部结构采用现浇钢筋混凝土框架结构，下部采用柱下独立基础。该工程建筑总面积约 8000 平方米，建筑平面规则，共有四层，底层的层高为 5.1 米，其余每层均为 3.6 米。该建筑是丙类建筑，设计基准期 为50 年。抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15g，设计地震分组为一组，场地土类别为Ⅱ类。

本课程设计内容包括：手算结构内力和电算建模，根据计算结果绘制施工图，最后进行手算结果和电算结果比较。

手算结构内力包括：确定材料的选取，确定梁柱的结构布置，初步估算梁柱板的尺寸；选取一榀框架（3号轴） 进行荷载传递计算以及计算及内力分析。水平荷载计算以及运用底部剪力法、D 值法内力分析进行水平地震内力分析；考虑不同种内力组合，选取最不利的组合进行梁、柱配筋计算；柱下独立基础设计；现浇板式楼梯设计。

电算建模包括：用PKPM建模进行楼层组装，再进行 SATWE 分析计算，查看计算结果，各项指标判断结构布置是否合理并进行调整。

绘制施工图：八张施工图包括基础平面布置图及基础大样，柱平法施工图，标准层梁平法施工图及标准层板平法施工图，屋面梁平法施工图及屋面板平法施工图，楼梯剖面图及配筋图。

关键词：钢筋混凝土结构设计；框架结构；内力分析；配筋

BIM modeling and structure design of office building of Changzhou Bureau of radio and television

Abstract

The design name of this project is "BIM modeling and structural design of office building of Changzhou Bureau of radio and television of N21", which is composed of two parts. The superstructure of the building adopts cast-in-place reinforced concrete frame structure, and the lower part adopts independent foundation under the column. The total area of the project is about 8000 square meters, with regular architectural plan, with four floors in total, the floor height of the bottom layer is 5.1m, and the rest of each floor is 3.6m. The building is a class C building with a design reference period of 50 years. The seismic fortification intensity is 7 degrees, the design basic seismic acceleration value is 0.15g, the design earthquake is divided into one group, and the site soil is classified as class II.

The design content of this course includes: manual calculation of internal force and computer modeling, drawing construction drawings according to the calculation results, and finally comparing the results of hand calculation with the results of calculation.

Manual calculation of structural internal force includes: determining the selection of materials, determining the structural layout of beams and columns, and preliminarily estimating the size of beam column slab; A frame (axis 3) is selected for load transfer calculation and internal force analysis. Horizontal load calculation and internal force analysis by bottom shear method and D-value method; Considering different internal force combinations, the most unfavorable combination is selected to calculate the reinforcement of beam and column; Independent foundation design under column; Design of cast-in-place slab stairs.

Computer modeling includes: using PKPM modeling for floor assembly, then performing SATWE analysis and calculation, checking the calculation results, judging whether the structural layout is reasonable and adjusting.

Drawing construction drawings: eight construction drawings include foundation layout plan and foundation detail, column plane method construction drawing, standard layer beam plane method construction drawing and standard layer plate plane method construction drawing, roof beam plane method construction drawing and roof panel plane method construction drawing, stair section drawing and reinforcement drawing.

Key words: reinforced concrete structure design; frame structure; internal force analysis; reinforcement

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

• 1. 1.1选题背景和意义 1
  2. 1.2课题设计方案 1

第二章 工程概况和设计资料 2

• 1. 2.1工程名称 2
  2. 2.2工程概况 2
  3. 2.3建筑场地的工程地质资料 2
     1. 2.3.1场地条件 2
     2. 2.3.2地下水情况 2
     3. 2.3.3气候条件 2
     4. 2.3.4抗震设防要求 2
     5. 2.3.5其它 3
  4. 2.4材料 3
  5. 2.5设计依据 3

第三章 结构平面布置 4

• 1. 3.1结构方案 4
  2. 3.2结构平面布置 4
  3. 3.3初选柱截面尺寸 5
     1. 3.3.1初选柱截面尺寸 5
     2. 3.3.2初选梁截面尺寸 5
     3. 3.3.3初选板厚 6

第四章 荷载计算 7

• 1. 4.1恒载计算 7
     1. 4.1.1屋面恒荷载标准值 7
     2. 4.1.2楼面恒荷载标准值 7
     3. 4.1.3板底抹灰标准值 7
     4. 4.1.4楼梯恒载标准值 8
  2. 4.2楼、屋面活荷载标准值 8
  3. 4.3梁间荷载 8
     1. 4.3.1墙恒载标准值 8
     2. 4.3.2梁间荷载 8

第五章 横向框架在竖向荷载作用下的计算简图 10

• 1. 5.1计算简图 10
  2. 5.2恒荷载 12
     1. 5.2.1楼面屋面荷载标准值 12
     2. 5.2.2次梁承受的竖向荷载标准值 12
     3. 5.2.3横向框架梁承受的竖向荷载标准值 12
     4. 5.2.4纵向框架梁传给横向框架梁的集中荷载 14
  3. 5.3恒荷载和活荷载作用下的计算简图 14
     1. 5.3.1恒荷载作用下的计算简图 15
     2. 5.3.2活荷载作用下的计算简图 15

第六章 横向框架在竖向荷载作用下的内力分析 17

• 1. 6.1恒荷载作用下的内力分析 17
     1. 6.1.1梁柱线刚度 17
     2. 6.1.2固端弯矩计算 18
     3. 6.1.3弯矩二次分配的过程 18
     4. 6.1.4内力图绘制 19
  2. 6.2活荷载下的框架内力 22
     1. 6.2.1弯矩计算 23
     2. 6.2.2横向框架在活荷载作用下的内力图绘制 23

第七章 横向框架在水平地震作用下的内力和位移计算 28

• 1. 7.1重力荷载代表值计算 28
     1. 7.1.1顶层重力荷载代表值计算 28
     2. 7.1.2第 三层重力荷载代表值计算 28
     3. 7.1.3第 二层重力荷载代表值计算 28
     4. 7.1.4第一层重力荷载代表值计算 29
  2. 7.2水平地震作用和位移计算 29
     1. 7.2.1框架梁、柱线刚度计算 29
     2. 7.2.2侧移刚度D 计算 31
     3. 7.2.3结构基本自震周期的计算 32
     4. 7.2.4横向水平地震作用计算 32
  3. 7.3横向框架在水平地震作用下的内力计算 35
     1. 7.3.1反弯点高度计算 36
     2. 7.3.2柱端剪力及弯矩计算 37
     3. 7.3.3梁端弯矩及剪力计算 38
     4. 7.3.4柱轴力计算 41
     5. 7.3.5绘制内力图 41

第八章 内力组合 46

• 1. 8.1一般规定 46
     1. 8.1.1梁端负弯矩调幅 46
     2. 8.1.2控制截面 46
     3. 8.1.3内力换算 46
  2. 8.2框架梁内力组合 46
     1. 8.2.1内力换算和梁端弯矩调幅 46
     2. 8.2.2非抗震设计时的基本组合 50
     3. 8.2.3抗震设计时的基本组合 56
  3. 8.3框架柱内力组合 65
     1. 8.3.1控制截面内力 65
     2. 8.3.2非抗震设计时的基本组合 66
     3. 8.3.3抗震设计时的基本组合 66

第九章 框架梁柱截面设计 77

• 1. 9.1框架梁截面设计 77
     1. 9.1.1框架梁抗震要求 77
     2. 9.1.2框架梁正截面受弯承载力计算 77
     3. 9.1.3支座截面设计 78
  2. 9.2框架柱截面设计 80
     1. 9.2.1框架柱抗震要求 80
     2. 9.2.2框架柱抗震正截面设计 81
     3. 9.2.3框架柱抗震斜截面设计 83

第十章 楼梯设计 85

• 1. 10.1梯段板设计 85
  2. 10.2平台板设计 86
  3. 10.3平台梁设计 87

第十一章 基础设计 89

• 1. 11.1地质资料 89
  2. 11.2基础设计 89

第十二章 手算一榀框架结果与电算结果对比分析 95

• 1. 12.1用PKPM 进行框架结构的整体计算 95
     1. 12.1.1框架结构的整体分析 95
     2. 12.1.2结构布置 95
  2. 12.2电算计算简图与手算计算简图对比 95
     1. 12.2.1恒载作用下的计算简图 95
     2. 12.2.2活载作用下的计算简图 96

12.2. 3结论 97

• 1. 12.3框架内力电算结果与数算结果的对比分析 98
     1. 12.3.1恒载作用下的框架弯矩电算结果与手算结果的对比 99
     2. 12.3.2恒载作用下的框架剪力电算结果与手算结果的对比 99
     3. 12.3.3恒载作用下的框架轴力电算结果与手算结果的对比 99
     4. 12.3.4水平地震作用下的框架弯矩电算结果与手算结果对比 100

结束语 103

致 谢 104

参考文献 105

附 录 106

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